(57)【要約】【課題】例えば膜厚が設計値から外れて共振器光路長のバラツキが生じたとしても、輝度変動が少ない共振器構造の発光素子及び表示装置を提供する【解決手段】第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造を備え、前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有するようにする。【選択図】図３
2011013168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造を備え、
前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、
発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光出力スペクトルは、主ピークと、前記主ピークに対する相対的な発光強度が前記主ピークの強度比から１０％以下である副ピークと、を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光素子が青色発光素子であり、
前記発光出力スペクトルは、中心波長が４７０±２０ｎｍの範囲内にある主ピークと、中心波長が５７０ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲内にあって、前記主ピークよりも発光強度が小さい副ピークと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
色度座標のＮＴＳＣの色純度からのズレΔｕ’ｖ’が０．０５以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記副ピークは、青色単色の色純度について、ＮＴＳＣの青色座標からのズレΔｕ’ｖ’が０．０２以内となる発光強度であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光素子が赤色発光素子であり、
前記発光出力スペクトルは、中心波長が６２０±２０ｎｍの範囲内にある主ピークと、中心波長が４８０±２０ｎｍの範囲内にあって、前記主ピークよりも発光強度が小さい副ピークと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項７】
前記副ピークは、赤色単色の色純度について、ＮＴＳＣの赤色座標からのズレΔｕ’ｖ’が０．０５以内となる発光強度であることを特徴とする請求項６記載の発光素子。
【請求項８】
前記発光層は、前記共振器構造の透過スペクトルピークに対応する波長に内部発光スペクトルのピークを有する発光材料を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造の多数を備え、
前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、
発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ装置や照明装置などの表示装置を構成する発光素子として、電圧を印加するとエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象によって自己発光する物質を利用したＥＬ素子が知られている。ＥＬ素子は、上部電極と下部電極の間に有機材料又は無機材料からなる発光層を形成した薄膜状の発光素子であり、上部及び下部電極で発光層に電圧を印加して発光させる構造である。【０００３】
近年においては、上部電極及び下部電極の一方を全反射ミラーとし、他方を一部の波長を透過する半透過ミラーとすることによって、発光層で発光した光を共振させる共振器構造（いわゆる、マイクロキャビティー構造）の発光素子が開発されている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
特許文献１には、青色波長領域と、緑色〜赤色波長領域にそれぞれ内部発光スペクトルのピーク（第１ピーク，第２ピーク）を有する発光材料で形成された発光層と、青色波長領域に単一の共振スペクトルピークを有する共振器構造を備えた青色発光素子が開示されている。特許文献１の青色発光素子は、共振器構造によって青色波長領域の第１ピークを強め、緑色〜赤色波長領域の第２ピークを弱めて出力する。【０００５】
特許文献１に開示されている技術は、例えば大型ディスプレイ等のような広い視野角特性が要求される表示装置に対しては有効であるかも知れないが、例えば、携帯端末，パーソナルコンピュータ，カーナビゲーションシステム等の個人的に使用される小型ディスプレイの場合には、正面方向の輝度のバラツキが許容できなくなる場合がある。【０００６】
すなわち、共振器構造にした場合、そのフィルタ特性と発光出力の強い指向性により、正面方向の輝度が増大する。広い視野角特性を必要としない、例えば個人的に使用される表示装置は、この指向性を利用するものであり、従って広い視野角を必要とするテレビなどに比べて、正面方向の輝度にバラツキが少ないことが要求される。しかしながら、共振器構造の薄膜発光素子は、そのフィルタ特性がミラー間距離（共振器光路長）に敏感であり、製造過程における製作誤差によって共振器光路長にバラツキが生じると、正面方向の色座標（色純度）や輝度変動が許容できなくなる場合がある。特許文献１に開示されている発光素子の場合、共振器光路長が増減することによる輝度変動が大きく、正面方向の輝度のバラツキが許容できなくなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／１１２５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、本発明が解決しようとする課題には、上述した問題が一例として挙げられる。よって本発明の目的は、共振器構造の発光素子及び表示装置において、例えば膜厚が設計値から外れて共振器光路長が増減したとしても、輝度変動を抑制することのできる技術を提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子は、請求項１に記載の通り、第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造を備え、前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有することを特徴とする。【００１０】
本発明の表示装置は、請求項９に記載の通り、第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造の多数を備え、前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による発光素子の縦断面図である。
【図２】本発明の好ましい第１の実施形態による発光素子の平面図である。
【図３】青色（Ｂ）を対象としたときの光スペクトルの特性を示す図である。
【図４】青色（Ｂ）を対象としたときの光スペクトルの特性を示す図である。
【図５】青色（Ｂ）を対象としたときの光スペクトルの特性を示す図である。
【図６】上記発光素子における膜厚の設計値からのズレと発光強度の関係を示す図である。
【図７】赤色（Ｒ）を対象としたときの光スペクトルの特性を示す図である。
【図８】赤色（Ｒ）を対象としたときの光スペクトルの特性を示す図である。
【図９】本発明の好ましい第４の実施形態による発光素子の縦断面図である。
【図１０】本発明の好ましい第５の実施形態による発光素子の縦断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１    基板
２    陽極
３    発光層
３１  ホール注入層
３２  ホール輸送層
３３  ＥＬ発光層
３４  電子輸送層
４    陰極
５    隔壁部
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態による発光素子及び表示装置について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。以下の説明では、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）にそれぞれ発光する発光素子を備えた表示装置を一例に挙げて説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、共通の基板１に赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）に発光する３個の発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を配置してＲＧＢユニットを形成した一例を示す。図１は、発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の縦断面図であり、図２は、平面図である。なお、実際の表示装置は、基板１に多数の発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を配列して表示領域を形成し、図示しない表示領域外に配置された駆動回路によってパッシブ駆動又は素子毎にも駆動回路を配置してアクティブ駆動される構成である。
【００１５】
本実施形態による発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図１に示すように、第１反射部材としての陽極２、有機層３、第２反射部材としての陰極４を基板上に積層し、成膜面側から発光を取り出すいわゆるトップエミッション構造である。これらＲＧＢの発光素子は、バンクと称する隔壁部５によって区画されている。なお、陰極４上にさらに封止膜などの有機層あるいは無機層を積層する場合がある。さらに、図示は省略するが、外光反射を防止するためのフィルムや基板をさらに積層するようにしてもよい。
【００１６】
陽極２は、反射電極２１と透明電極２２の２層構造である。陽極２のホール注入層３１に接する材料としては、仕事関数の高い材料が用いられる。具体的には、反射電極２１の材料として、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの金属またはそれらを含む合金や金属間化合物などを用いることができる。反射電極２１の厚みは、例えば１００ｎｍである。反射電極２１は、４００〜７００ｎｍの波長の光に対する反射率の平均値が例えば８０％以上であり高い反射率が望ましい。また、透明電極２２の材料として、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの金属酸化物などを用いることができる。透明電極２２の厚みは、例えば７５ｎｍである。なお、図１及び図２では図示を省略しているが、陽極２には引き出し電極（配線電極）が接続されている。なお、陽極２は、反射電極２１の単層構造であってもよい。
【００１７】
有機層３は、一部の層が無機材料で構成されることもあり得る。また、更に分割して多層化すること、或いは単一の層で複数の層の機能を有するように積層数を減らすこともできる。図１に示す有機層３は、陽極２側から順に、ホール注入層３１、ホール輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４が積層された多層構造である。有機層３は、少なくとも発光層３３を有していればよいが、効率的にエレクトロルミネッセンス現象を促進させるために、ホール注入層３１、ホール輸送層３２、電子輸送層３４などを配置することが好ましい。
【００１８】
共振器構造とする場合、ＲＧＢの各発光素子にはそれぞれ好ましい共振光路長がある。図１の構造の場合は、反射電極２１と陰極４の反射面の離間距離が共振光路長である。一例として、赤色（Ｒ）の好ましい共振器光路長を得るための積層膜厚は３００ｎｍであり、緑色（Ｇ）の好ましい共振器光路長を得るための積層膜厚は２３５ｎｍであり、青色（Ｂ）の好ましい共振器光路長を得るための積層膜厚は２００ｎｍである。これら共振器光路長は、例えば有機層３の膜厚によって調整する。但し、既述したように、製作工程において膜厚が設計値から外れることを完全に防止することは困難である。特に、塗布法によって有機層３を成膜する場合に膜厚制御が難しい。例えば、インクジェット法で成膜する場合、素子間に５％以上の膜厚のバラツキが生じる場合がある。
【００１９】
図１に示す構造は、一例として、ホール注入層３１の厚みを変えて共振器光路長を調整している。具体的には、赤色（Ｇ）のホール注入層３１の厚み（設計値）は、例えば１２５ｎｍであり、緑色（Ｇ）のホール注入層３１の厚み（設計値）は、例えば６５ｎｍであり、青色（Ｂ）のホール注入層３１の厚み（設計値）は、例えば２０ｎｍである。ホール輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４については、ＲＧＢの共振器構造で同じ厚みにしている。ホール輸送層３２の厚み（設計値）は、例えば３０ｎｍであり、発光層３３の厚み（設計値）は、例えば３０ｎｍであり、電子輸送層３４の厚み（設計値）は、例えば４０ｎｍである。
【００２０】
ホール注入層３１及びホール輸送層３２としては、正孔の輸送特性が高い材料で形成されていればよく、一例として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン化合物、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等のスターバースト型アミン、ベンジジン型アミンの多量体、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）、Ｎ−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）等の芳香族第三級アミン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベンゼン等のスチルベン化合物、トリアゾール誘導体、スチリルアミン化合物、バッキーボール、Ｃ60等のフラーレンなどの有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子材料中に低分子材料を分散させた高分子分散系の材料を使用してもよい。但し、これらの材料に限定されることはない。
【００２１】
発光層３３としては、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）のエレクトロルミネッセンス現象を発生する材料を用いることができる。発光層３３の材料の一例としては、（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3）などの蛍光性有機金属化合物、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）などの芳香族ジメチリディン化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼンなどのスチリルベンゼン化合物、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、アントラキノン誘導体、フルオノレン誘導体等の蛍光性有機材料、ポリパラフィニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系などの高分子材料、白金錯体やイリジウム錯体などの燐光性有機材料を用いることができる。但し、これらの材料に限定されることはない。また、有機材料でなくともよく、エレクトロルミネッセンス現象を発生する無機材料を用いてもよい。
【００２２】
電子輸送層３４としては、電子の輸送特性が高い材料で形成されていればよく、一例として、ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ等のシラシクロペンタジエン（シロール）誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体などの有機材料、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ3）などの８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、３−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール系化合物、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチル）−１，３，４−オキサジアゾ−ル（ＰＢＤ）などのオキサジアゾール系化合物、バッキーボール、Ｃ60、カーボンナノチューブなどのフラーレンを使用することができる。但し、これらの材料に限定されることはない。
【００２３】
陰極４の材料としては、電子輸送層３４に接する領域の仕事関数が低く陰極全体の反射及び透過の損失が小さい材料を用いることができる。具体的には、陰極４の材料として、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、Ｌｉなどの金属またはその化合物、あるいはそれらを含む合金などを単層あるいは積層して用いることができる。また、電子輸送層３４に接する領域に薄いフッ化リチウムや酸化リチウムなどを形成し、電子注入特性を制御することもある。陰極４の厚みは、例えば１０ｎｍである。前述したように、本実施形態は、成膜面側すなわち陰極側から光を出力するトップエミッション構造である。従って、陰極４は、４００〜７００ｎｍの波長の光に対する透過率の平均値が例えば２０％以上の半透過性の電極である。透過率は、例えば電極の膜厚などによって調整することができる。なお、図１及び図２では図示を省略しているが、陰極４には引き出し電極（配線電極）が接続されている。
【００２４】
陰極４上にさらに封止膜を積層する場合には、例えば水蒸気や酸素の透過率が小さい透明の無機材料で形成することができる。封止膜の材料としては、一例として窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）などを用いることができる。
【００２５】
バンクと称する隔壁部５の材料としては、一例としてフッ素成分を含有する感光性樹脂を用いることができる。フッ素成分を含有することにより、液状材料に対して撥液性を発揮することができるので、塗布法を用いて成膜する場合の液流れ（いわゆるオーバーラップ）を抑制することができる。さらに、隔壁部５は、遮光性を有する材料で形成するのが好ましい。
【００２６】
ここで、青色（Ｂ）や赤色（Ｒ）の発光素子の正面方向の輝度は、緑色（Ｇ）の発光素子に比べて、ピーク波長のシフトによる視感度の増減によって、許容できない輝度変動となり易い。その中でも、青色（Ｂ）の方が、赤色（Ｒ）よりも共振器光路長の変動に対する輝度変動の影響を受け易い。従って、本実施形態では、青色（Ｂ）の発光素子を対象として、製作過程において膜厚が設計値から外れて共振器光路長に増減が生じたとしても、正面方向の輝度が変動することを抑制する。そのための構造として、内部発光スペクトル、比視感度スペクトル、共振スペクトルピーク及び発光出力スペクトルが下記の条件を満たすようにする。
【００２７】
なお、内部発光スペクトルとは、発光材料のフォトルミネセンス（ＰＬ）スペクトルに対応する。共振スペクトルとは、共振器フィルタ特性に対応する。共振器出力スペクトルとは、共振器構造（図１の場合は陰極）から透過される光のスペクトルに対応する。発光出力スペクトルとは、発光素子から出力される光のスペクトルに対応する。比視感度の最大となる波長は、例えば明所視標準で５５５ｎｍである。
【００２８】
本実施形態の青色発光素子は、図３に示すように、共振スペクトル（いわゆる、共振器フィルタ特性）Ｓ１が可視光領域に２波長のピークを有する共振器構造とする。さらに、図４に示すように、発光出力スペクトルＳ２が前記共振スペクトルＳ１のピークに基づく少なくとも２波長のピークを有し、且つ、これら２波長のピークが比視感度スペクトルの中心波長を境にして短波長側及び長波長側にそれぞれ位置する。なお、図３の共振スペクトルＳ１は、積層構造における共振器の吸収や反射又は透過の分散を考慮し、実際のシミュレーションで波長に対し強度が変化しないスラットなスペクトルを示したものである。但し、本実施形態において、各スペクトルの形状が図３及び図４の形状に限定されないことは言うまでもない。
【００２９】
青色発光素子の場合、図４に示すように、比視感度スペクトルの中心波長（すなわち、明所視標準で５５５ｎｍ）を境にして短波長側に主ピークＰ１を有し、長波長側に副ピークＰ２を有する発光出力スペクトルＳ２とする。このとき、主ピークＰ１の中心波長（λＰ１）が４７０±２０ｎｍの範囲内にあり、副ピークＰ２の中心波長（λＰ２）が５７０〜６４０ｎｍの範囲内にあるのが好ましい。本実施形態による副ピークＰ２は、詳しくは後述するように、主ピークＰ１の中心波長（λＰ１）が短波長側又は長波長側にシフトしたとき生じる輝度変動を相殺する機能を有する。副ピークＰ２の波長が前記範囲以外であっても輝度変動の抑制作用は得られる。しかし、前記範囲以外の場合は色度が大きくずれる他、強いサテライト強度（例えば、５６０ｎｍの場合）が要求されたり、長波長側に長い裾のＰＬスペクトルが必要となって共振器構造における光利用効率が低下したりするなどの問題が生じる場合がある。
【００３０】
但し、副ピークＰ２は、いわゆる赤色波長領域に中心波長が位置するので、規格を充分に満足する色純度を達成するためには、発光強度が小さい方が好ましい。反面、発光強度が小さ過ぎると、輝度変動の相殺効果が小さくなる。また、内部発光は波長λＰ１とλＰ２の間にも強度を有し、λＰ２に向って波長が増加すると緩やかに強度が減少するスペクトル形状である場合が多く、発光は損失を少なくするためには副ピークＰ２の発光強度はできるだけ小さい方がよい。従って、主ピークＰ１に対する副ピークＰ２の相対的な発光強度としては、例えば主ピークＰ１との（積分）強度比から１０％以下であることが好ましく、１〜５％であることがさらに好ましい。例えば青色（Ｂ）の場合、副ピークＰ２は内部発光スペクトルの裾にあるため、この影響で波長シフトによる輝度増減が視感度のみによるものより大きくなり、１〜５％といった小さなピーク強度でも十分な輝度変動の補償効果を得ることが可能である。また、青色（Ｂ）の出力ピークが短波長の場合は、より小さな強度比で所望の効果を得ることが可能である。従って、視感度のみの場合を考慮して１０％以下とする。
【００３１】
前述のように、所定の青色純度を達成するためには、副ピークＰ２の発光強度が適度に小さい方が好ましい。しかしながら、本実施形態が具現化しようとする輝度変動を補償（相殺）するための好ましい発光強度は、波長依存性（すなわち、比視感度依存性）を有する。従って、色純度を達成し、且つ、輝度変動を補償するための好ましい発光強度として、色度座標のＮＴＳＣの色純度からのズレΔｕ’ｖ’が所定の範囲内に収まる発光強度にすることが好ましい。すなわち、青色単色の色純度について、ＮＴＳＣの青色座標からのズレΔｕ’ｖ’が０．０５以内、好ましくは０．０２以内となる発光強度にする。
【００３２】
上記条件を満たす発光出力スペクトルＳ２を得るための共振スペクトル（いわゆる、共振器フィルタ特性）Ｓ１の設計は、例えば共振器光路長の長さを制御することによって行う。材料等にもよるが、一般に共振器光路長を長くすると、共振スペクトルＳ１のピーク形状が急さになり、また２つのピーク間の幅が狭くなる。反対に共振器光路長を短くすると、共振スペクトルＳ１のピーク形状が緩やかになり、また２つのピーク間の幅が広くなる。従って、共振器光路長の設計値を変えることによって所望の共振スペクトルＳ１のピーク形状を設計することができる。さらに共振器光路長は、有機層３など反射電極２１と半透過電極２２に挟まれる層の膜厚によって調節することができる。
【００３３】
本実施形態では、共振器光路長を調節することに加えて、好ましい発光材料を選定することによって所望の透過スペクトルＳ１を設計することもできる。好ましい発光材料とは、例えば透過スペクトルＳ１の２つのピークに対応する波長に内部発光スペクトルのピークを有する材料である。このような内部発光スペクトルを有する発光材料を選定するようにすれば、発光強度の制御が行い易くなる。図３には、好ましい一例として、４７０ｎｍ付近に強いピークを有し、６００ｎｍ付近に弱いピークを有する発光材料の内部発光スペクトルＳ３を示す。すなわち、一例として上述した発光材料の中から上記内部発光スペクトルを示す発光層を用いることができた。なお、主ピークＰ１の波長が決まれば副ピークＰ２のピーク位置も略決まるので、このことを考慮して材料の選定を行うのが好ましい。但し、本実施形態の主ピークＰ１及び副ピークＰ２は、共振スペクトルＳ１に基づいて形成するものであるので、単一のブロードな内部発光スペクトルを有する発光材料を用いても、主ピークＰ１及び副ピークＰ２を形成することができる。すなわち、発光材料の種類が限定されることはない。
【００３４】
本実施形態によれば、共振スペクトルＳ１が可視光領域に２つのピークを有する共振器構造とし、さらに発光出力スペクトルＳ２が比視感度スペクトルの中心波長を境にして主ピークＰ１と副ピークＰ２を有する発光素子としたことにより、例えば製作誤差によってピークの中心波長がシフトしても、輝度が変動することを抑制することができる。すなわち、本実施形態では、共振スペクトルＳ１の２つのピークに基づいて主ピークＰ１と副ピークＰ２を形成する構成であるので、共振器光路長が増減すると、図５に模式的に示すように、主ピークＰ１と副ピークＰ２の中心波長が同期同じ向きにシフトする。従って、主ピークＰ１の中心波長がシフトして発光強度が増減する場合、副ピークＰ２の中心波長も同期にシフトして発光強度が増減するので、それぞれのピークにおける輝度変化を相殺抑制することができる。
【００３５】
これに対し、例えば特許文献１のように発光材料の内部スペクトルに基づいて主ピークと副ピークを形成すると、共振スペクトルのピークが一つであるため、共振器光路長の増減によって主ピークの中心波長はシフトするものの、副ピークの中心波長の変化は小さい。従って、共振器光路長が増減することにより、単一ピーク（主ピークのみ）の場合と同様に輝度変動が生じてしまうこととなる。従って、共振器光路長の増減に対して輝度変化が大きく、正面方向の輝度のバラツキが強調されてしまう。
【００３６】
共振器構造においては、正面方向の色純度は比較的余裕のある設計が可能であるが、共振器光路長については厳しい精度が要求される。例えば膜厚が５ｎｍ程度（全体の素子膜厚の５％程度）変化すると、発光出力スペクトルのピーク波長が５ｎｍ程度も変化する場合があるからである。そのため、ピーク波長の設計値を４７０ｎｍとした場合、膜厚が５ｎｍ増加することでシフトしたピーク波長（〜４７５ｎｍ）における視感度が２０％以上も変化し、大きな輝度変化ひいては画質低下（輝度ムラ）の原因となる場合がある。
【００３７】
すなわち、正面方向の画質低下（輝度ムラ）を引き起こす原因が、発光出力スペクトルＳ２のピーク波長のシフトと比視感度スペクトルとの関係にあることから、本実施形態では、比視感度スペクトルの中心波長を境にして主ピークＰ１と副ピークＰ２を形成し、共振器光路長の増減によって主ピークＰ１と副ピークＰ２が同期にシフトする構成とする。その結果、主ピークＰ１の輝度変化を副ピークＰ２の輝度変化によって相殺することが可能となる。図６は、図３及び図４に示したスペクトルによって主ピークＰ１と副ピークＰ２を有する場合と、副ピークＰ２を有しない主ピークＰ１のみの場合とで輝度変化にどのような違いが生じるかをシミュレーションした結果を示している。このシミュレーションからも分かるように、本実施形態のように構成することによって輝度変動を抑制することが可能である。
【００３８】
なお、図１に示した発光素子は、反射電極２１と半透過電極２２で第１反射部材と第２反射部材を構成しているが、これに限定されることはなく、電極とは別の反射膜及び半透過膜を形成するようにしてもよい。この場合、電極とは別の反射膜の素子側の陽極及び陰極は、透明電極とするのが好ましい。
【００３９】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、青色（Ｂ）の発光素子に代えて、赤色（Ｒ）の発光素子を対象とした実施形態である。図７は、少なくとも２波長以上のピークを有する共振スペクトルＳ１と、内部発光スペクトルＳ３の一例を示す。図８は、共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有する発光出力スペクトルＳ２の一例を示す。
【００４０】
すなわち、赤色（Ｒ）の発光素子の場合、図８に示すように、比視感度スペクトルの中心波長（すなわち、明所視標準で５５５ｎｍ）を境にして長波長側に主ピークＰ１を有し、短波長側に副ピークＰ２を有する発光出力スペクトルＳ２とする。このとき、主ピークＰ１の中心波長（λＰ１）が６２０±２０ｎｍの範囲内にあり、副ピークＰ２の中心波長（λＰ２）が４８０±２０ｎｍの範囲内にあるのが好ましい。さらに、青色（Ｂ）の場合と同様に、主ピークＰ１に対する副ピークＰ２の相対的な発光強度としては、主ピークＰ１との（積分）強度比から１０％以下が好ましく、１〜５％であることがさらに好ましい。
【００４１】
さらに、青色（Ｂ）の場合と同様に、色純度を達成し、且つ、輝度変動を補償するための好ましい発光強度として、色度座標のＮＴＳＣの色純度からのズレΔｕ’ｖ’が所定の範囲内に収まる発光強度にすることが好ましい。すなわち、赤色単色の色純度について、ＮＴＳＣの青色座標からのズレΔｕ’ｖ’が０．０５以内、好ましくは０．０２以内となる発光強度にする。
【００４２】
上述のように比視感度スペクトルの中心波長を境にして主ピークＰ１と副ピークＰ２を形成し、共振器光路長の増減によって主ピークＰ１と副ピークＰ２が同期同じ向きにシフトする構成としたことにより、青色（Ｂ）の場合と同様に、例えば製作誤差によってピークの中心波長がシフトしても、輝度が変動することを抑制することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では青色（Ｂ）の発光素子を対象とし、第２の実施形態では赤色（Ｒ）の発光素子を対象とした。しかしながら、ＲＧＢ発光素子の多数によって表示領域を形成する表示装置においては、第１及び第２の実施形態で説明した青色（Ｂ）及び赤色（Ｒ）の発光素子の両方を備えることができ、青色（Ｂ）及び赤色（Ｒ）の両方の輝度変動を抑制することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
なお、第１〜第３の実施形態では、ホール注入層３１の厚みを変えてＲＧＢの共振器光路長を調整した一例を説明した。但し、これに限定されることはなく、図９に示すように、発光層３３の厚みを変えてＲＧＢの共振器光路長を調整するようにしてもよい。
【００４５】
（第５の実施形態）
さらに、第１〜第４の実施形態では、トップエミッション構造の発光素子を一例に挙げて説明した。しかし、この構造に限定されることはなく、図１０に示すように、ボトムエミッション構造であってもよい。図１０は、図１の反射電極２１を半透過電極とし、陰極４を反射電極とすることによって、ボトムエミッション構造とした例を示す。但し、図１０に示す構造に限定されることはない。
【００４６】
（第６の実施形態）
続いて、図１及び図２に示した発光素子を製造する手順について、一例を説明する。
まず、例えば蒸着やスパッタ法などを用いて反射電極２１、透明電極２２を順に成膜する。これら電極２１，２２のパターニングは、例えばフォトリソグラフィー法によって行うことができる。次に、例えばフッ素成分を含有する感光性樹脂を基板１上に塗布し、乾燥させて成膜した後、例えばフォトリソグラフィー法によって図１に示すようなパターンを形成する隔壁部５を形成する。例えばパッシブ型の場合は、電極２１，２２をストライプ状に形成した後、隔壁部５を形成する。一方、例えばアクティブ型の場合は、駆動回路毎に接続されたアイランド状に電極２１，２２を形成した後、隔壁部５を形成する。
【００４７】
次に、ホール注入層３１の液体材料を、例えばインクジェットノズルなどを用いて隔壁部５によって区画された領域内に塗布し、乾燥させて成膜する。ホール輸送層３２、発光層３３についても、同様に塗布法によって各素子毎に塗り分けて成膜する。膜厚は、例えば液体材料の塗布量によって調節することができる。次に、蒸着法を用いて電子輸送層３４及び陰極４を順に形成する。陰極４のパターニングは、メタルマスクなどのマスクを用いるか、又は膜壁部５のバンク形状を利用して行うことができる。一方、例えばアクティブ型の場合は、パターニングを行わずに、いわゆるベタ電極とすることができる。このような手順を通じて図１及び図２に示したＲＧＢ発光素子を製造することができる。
【００４８】
以上のように、第１〜第６の実施形態によれば、共振器構造を有する発光素子において、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有する構成としたことにより、共振器光路長のバラツキに起因する輝度変動を抑制することができる。換言すると、膜厚が設計値から外れても、輝度変動が少ないので、ひいては膜厚バラツキをある程度許容することが可能となり、歩留まりの向上及び低コスト化を実現することができる。
【００４９】
上記実施形態に従う技術は、有機薄膜発光素子の他、積層素子構造を有する無機薄膜発光素子（電場発光、発光ダイオードなど）に適用することができる。また発光素子を面上にアレイ化して配置した発光型表示装置に適用することができる。
【００５０】
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月29日(2011.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造を備えた発光素子であり、
前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、
発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有し、
前記発光素子が赤色発光素子であり、
前記発光出力スペクトルは、中心波長が６２０±２０ｎｍの範囲内にある主ピークと、中心波長が４８０±２０ｎｍの範囲内にあって、前記主ピークよりも発光強度が小さい副ピークと、を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光出力スペクトルは、主ピークと、前記主ピークに対する相対的な発光強度が前記主ピークの強度比から１０％以下である副ピークと、を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記副ピークは、赤色単色の色純度について、ＮＴＳＣの赤色座標からのズレΔｕ’ｖ’が０．０５以内となる発光強度であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光層は、前記共振器構造の透過スペクトルピークに対応する波長に内部発光スペクトルのピークを有する発光材料を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造の多数を備え、
前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、
発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有し、
前記共振器構造の多数が赤色に発光する共振器構造を含み、この共振器構造の発光出力スペクトルは、中心波長が６２０±２０ｎｍの範囲内にある主ピークと、中心波長が４８０±２０ｎｍの範囲内にあって、前記主ピークよりも発光強度が小さい副ピークと、を有することを特徴とする表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の発光素子は、請求項１に記載の通り、第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造を備えた発光素子であり、前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有し、前記発光素子が赤色発光素子であり、前記発光出力スペクトルは、中心波長が６２０±２０ｎｍの範囲内にある主ピークと、中心波長が４８０±２０ｎｍの範囲内にあって、前記主ピークよりも発光強度が小さい副ピークと、を有することを特徴とする発光素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の表示装置は、請求項５に記載の通り、第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造の多数を備え、前記共振器構造は、比視感度の最大値となる波長を境にして可視光領域に少なくとも２波長以上の共振スペクトルピークを有し、発光出力スペクトルが前記共振スペクトルピークに基づく少なくとも２波長以上のピークを有し、前記共振器構造の多数が赤色に発光する共振器構造を含み、この共振器構造の発光出力スペクトルは、中心波長が６２０±２０ｎｍの範囲内にある主ピークと、中心波長が４８０±２０ｎｍの範囲内にあって、前記主ピークよりも発光強度が小さい副ピークと、を有することを特徴とする表示装置。
【国際調査報告】
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